DE19604058B4

DE19604058B4 - Antiblockier-Bremssystem (ABS) für Straßenfahrzeuge

Info

Publication number: DE19604058B4
Application number: DE19604058A
Authority: DE
Inventors: Keith Lawrence Helding; Robert George Uzzell
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: DE19604058A1; KR960031239A; GB9502285D0; FR2730206A1; KR100378465B1; FR2730206B1

Abstract

Antiblockier-Bremssystem für ein Straßenfahrzeug des Typs, der derart funktioniert, daß als Reaktion auf einen drohenden Radblockier-/Gleitzustand bei einem bestimmten Rad der Betätigungsdruck, der an ein Bremsbetätigungselement an der diesem Rad zugeordneten Bremse angelegt ist, reduziert wird und der Druck später wieder angelegt wird, wenn die Tendenz dieses Rades zu blockieren reduziert ist, wobei das System von einer elektronischen Steuereinrichtung (108) gesteuert wird und mehrere Solenoidventile (131) beinhaltet, die in der Hydraulikversorgung der Bremsbetätigungselemente (105) an den individuellen Rädern oder Achsen angeordnet sind, wobei Hydraulikflüssigkeit von einer durch einen Elektromotor (111) angetriebenen Hydraulikpumpe (135) zu den Solenoidventilen (131) geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Einrichtung (10a, 17) beinhaltet, durch die bewirkt wird, daß die Drehung des Elektromotors (111) schnell angehalten wird, nachdem das Pumpen beendet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antiblockier-Bremssystem (ABS) für Straßenfahrzeuge und betrifft insbesondere das Problem der Reduktion des Geräusches, das von den ABS-Pumpenmotoren erzeugt wird, nachdem das ABS abgeschaltet wurde.
ABS-Systeme funktionieren derart, daß sie auf einen drohenden Zustand des Blockierens/Gleitens eines speziellen Rades reagieren, indem sie den Betätigungsdruck, der auf die diesem Rad zugeordnete Bremse ausgeübt wird, reduzieren (absenken) und später diesen Druck wiederum anlegen, wenn die Tendenz dieses Rades zu blockieren reduziert ist.
Derartige ABS-Systeme werden durch eine dedizierte elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert, die durch die Batterie/Lichtmaschine des Fahrzeugs mit Strom versorgt wird. Das System schließt die Steuerung von Solenoidventilen ein, die in der Hydraulikversorgung der Bremsbetätigungselemente an den einzelnen Achsen oder Rädern angeordnet sind, wobei Hydraulikflüssigkeit von einer durch einen Elektromotor angetriebenen Hydraulikpumpe zu den Solenoidventilen geliefert wird.
Antiblockier-Bremssysteme, die das zuvor beschriebene "Absenken und Pumpen"-Prinzip verwenden, machen es erforderlich, daß der elektrische Pumpenmotor nach dem Auslösen des letzten Solenoids für eine kurze Zeitdauer weiter betrieben wird. Die Zeitdauer, in der der Motor weiterläuft, muß lang genug sein, um die Niedrigdruck/Expansionskammern des Absenksolenoids zu leeren. Nachdem der Pumpenmotor diesen Vorgang beendet hat, wird er abgeschaltet und kann in einen Ruhezustand übergehen.
Das Ergebnis ist, dass die Zeitdauer, die der Motor benötigt, um in seinen Ruhezustand zu gelangen, nachdem er abgeschaltet wurde, länger ist als die Zeitdauer, in der der Motor tatsächlich Arbeit verrichtet, wodurch die Zeit und somit das Geräusch, das der Fahrer bzw. die Insassen am Ende eines ABS-Zyklus hören, beträchtlich verlängert (möglicherweise mehr als verdoppelt) wird. Das Pumpengeräusch und die anschliessenden Komforteinbussen für Fahrer bzw. Insassen treten hauptsächlich am Ende eines Anhaltevorgangs auf, wenn das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist und die anderen "Strassen- bzw. Fahrgeräusche" aufgehört haben.
Es ist nicht möglich, die Zeit vor dem Abschalten des Motors zu verkürzen, da garantiert sein muss, dass die Niederdruck-Expansionskammern entleert sind.

Aus der DE 38 13 172 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb zweier Hilfspumpen einer Antiblockierregelvorrichtung bekannt. Die Bewegungen der Arbeitskolben, die Drücke in den Druckräumen des Tandemhauptzylinders der ABS-Vorrichtung und die Drehzahl des Pumpenantriebsmotors werden erfasst und mit Volumensignalen aufgrund von Regelalgorithmen in einem Elektromotorregelgerät zu Ausgangssignalen für die Regelung des Motors verarbeitet. Auf diese Weise werden die Fördervolumina der Pumpen variiert. Durch die Variation der Fördervolumina wird eine Positionierung des Bremspedals vor dessen Ausgangsposition erreicht.

Aus der nicht vorveröffentlichten (PatG §3 Abs.2) DE 44 26 348 A1 ist eine hydraulische Bremsanlage mit Bremsschlupfregelung bekannt. Zur Geräuschreduzierung wird eine automatische Entleerung des Niederdruckspeichers zum Hauptzylinder ermöglicht, wenn eine pedalbetätigte Bremsung beendet wird. Dazu wird vom Niederdruckspeicher eine Rückschlagventileinrichtung zur Bremsleitung gelegt. Sobald die Bremsleitung drucklos wird, kann sich damit der Niederdruckspeicher ohne Betrieb der Pumpe selbsttätig in den Nachlaufbehälter entleeren. Der Hauptzylinder ist beim Öffnen der Verbindung zum Nachlaufbehälter nicht mehr dem hohen Förderdruck der Rückförderpumpe ausgesetzt. Zusätzlich entfallen die lauten Geräusche durch hohe Druckdifferenzen und durch das Nachlaufen der Pumpe.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird das vorgenannte Problem des fortdauernden Geräusches dadurch gemildert, dass der Motor so schnell wie möglich angehalten wird, nachdem das Pumpen beendet wurde.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass der Pumpenmotor während der Weiterlauf- bzw. Nachlaufphase einer elektrischen Last ausgesetzt wird, die auf den Rotor des Motors ein zusätzliches Bremsmoment erzeugt, um dazu beizutragen, diesen schnell zum Stillstand zu bringen.

In einer Ausführungsform ist eine Seite des Motors permanent geerdet bzw. mit Masse verbunden und die andere Seite ist in Reihenschaltung mit einem Schalter angeordnet, der durch eine elektrische Steuereinheit des ABS-Systems gesteuert wird, wobei ein Schliessen des Schalters die andere Seite des Motors mit einer Stromversorgung verbindet und wobei die andere Seite des Motors so angeordnet ist, dass sie ebenfalls mit Masse verbunden ist, wenn der Schalter geöffnet ist, um den Motor von der Stromversorgung zu trennen.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Schalter doppel- bzw. zweipolig ist, wobei ein bewegbarer Schalterkontakt in einer Schaltstellung eine Seite des Motors mit der Stromversorgung verbindet und in einer anderen Schaltstellung mit Masse.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beispielhaft unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert, in der
1 eine schematische Darstellung der grundsätzlichen hydraulischen und elektrischen Anordnung eines typischen ABS-Bremssystems ist, auf das die Erfindung angewandt werden kann;
2 eine schematische, teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung eines typischen konventionellen Druckmodulators und eines einzelnen Steuerkanals ist;
3 ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm eines konventionellen Pumpenmotorsteuersystems ist;
4 ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Pumpenmotorsteuersystems ist;
5 ein Schaltkreisdiagram eines Pumpenmotorsteuersystems gemäß der Erfindung ist mit einer Überwachungsmöglichkeit zum Bereitstellen einer Warnung für den Fall, daß bei der Motorsteuerung ein Fehler vorliegt;
6 eine detailierte Darstellung ist, die eine Alternative zu einem Teil des Systems nach 5 ist; und 7 und 8 Kurven der Motordrehzahl über der Zeit für das bekannte Motorsteuersystem nach 3 bzw. das neue System nach 4 sind.
In 1 ist in sehr schematischer Weise das Bremssystem eines Fahrzeugs mit vier Rädern 114 dargestellt, zwei Vorderrädern 114a, 114b und zwei Hinterräder 114c und 114d. Das System weist seiner Art nach eine X-Aufteilung auf mit unabhängigen Hydraulikkreisen, wobei der erste Kreis 107a (schwarz) die Bremsen 105a, 105d des vorderen abgewandten und des hinteren zugewandten Rades und der zweite Kreis 107b die Bremsen 105b, 105c des vorderen zugewandten und des hinteren abgewandten Rades betätigt. Ein Bremspedal (nicht gezeigt) ist mechanisch mit dem Betätigungskolben 120 eines Zweikreishauptzylinders 101 verbunden. Der Hauptzylinder 101 ist mit einem eine Vielzahl von Steuerkanälen 113 mit Steuerventilen 103 aufweisenden Modulator 102 verbunden, der durch Steuerleitungen 104 mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 108 verbunden ist, wobei die Steuerventile 103 die Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 101 und den Bremsbetätigungselementen 105 steuern kann, die die Räder 114 steuern bzw. kontrollieren. Die Drehzahl jedes Rads 114 wird individuell durch Raddrehzahlsensoren 106a–106d erfaßt, die mit der ECU 108 verbunden sind, die die Steuerventile 103 des Modulators 102 in Abhängigkeit von Signalen steuern kann, die von den Raddrehzahlsensoren 106 empfangen werden.
Die ECU 108 wird von einem Batterie/Lichtmaschinenschaltkreis 109 des Fahrzeugs über einen Zündschalter 110 mit Strom versorgt. Der Batterie/Lichtmaschinenschaltkreis 109 liefert zudem Strom zu dem Modulatorpumpenmotor 111 über ein Servoventil 112, das von Signalen gesteuert wird, die von der ECU 108 erzeugt werden. Sollte die ECU 108 feststellen, daß ein bestimmter Fehler aufgetreten ist, so wird eine Fehlerwarnanzeige (Warnlampe) 115 aktiviert.
In 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines Modulators 102 dargestellt, die den Aufbau eines einzelnen Steuerkanals 113 zeigt. Für äquivalente Komponenten wurden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet. 2 zeigt die ECU 108, die Signale von einem einzelnen Raddrehzahlsensor 106 empfängt, der die Drehgeschwindigkeit eines von einem Bremsbetätigungselement 105 gebremsten Rades 114 erfaßt.
Der Hauptzylinder 101 führt Flüssigkeit zu dem Bremsbetätigungselement 105 über den Modulator 102, der zumindest einen Steuerkanal 113 aufweist, welcher beispielsweise aus einem Durchflußventil 132 und einem solenoidgesteuerten Ablaßventil 131 besteht. Alternativ könnte der Steuerkanal durch zwei solenoidgesteuerte Ventile der bekannten Einlaß- und Absenkkonfiguration gebildet werden.
Ein elektrisch betriebener Pumpenmotor 111 ist dazu ausgelegt, eine Pumpe 135 anzutreiben, um Flüssigkeit, die durch Öffnen des Absenkventils 131 von der Bremse abgelassen wurde, von einem Niederdruckspeicher oder von einer Expansionskammer 133 zurückzuführen, um die von dem Bremsbetätigungselement 105 abgelassene Flüssigkeit zurück zum Hauptzylinder 101 zurückzuleiten zur gesteuerten Wiederbetätigung der Bremse durch den Steuerkanal 113.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 ist bei konventionellen Anordnungen der Steuerung des Pumpenmotors 111 (gewöhnlich ein Permanentmagnetmotor) eine Seite dieses Pumpenmotors einfach in Reihe mit einem solenoidgesteuerten Servoschalter 10 und einer Stromversorgung 12 verbunden und die andere Seite ist mit Erde bzw. Masse verbunden (Fahrzeugchassis). Der Ein/Aus-Zustand des Solenoidschalters 10 wird durch ein Solenoid 14 gesteuert, das von der elektronischen Steuereinheit (ECU) 108 des ABS selektiv erregt wird.
4 zeigt den Schaltkreis von 3 gemäß einer Ausführungsform des Steuersystems der Erfindung modifiziert. In dem System nach 4, bei dem gleiche Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie in 3 aufweisen, wird ein modifizierter, zweipoliger Schalter 10a verwendet, durch den, wenn sich der Schalter 10a in seiner Motor-AUS-Stellung befindet, der Schalterkontakt und somit die normalerweise nicht mit Masse verbundene Seite des Motors 111 mit Masse (Chassis) über eine Leitung 17 verbunden ist. Dadurch, daß der Motor somit gegenüber Masse kurzgeschaltet wird, wenn er ausgeschaltet ist, hält er schneller an, als wenn er einfach offen geschaltet ist, was sich daraus ergibt, daß beim Nachlaufen (Freilaufen) der Motor wie ein Generator wirkt, wenn der Masseschaltkreis geschlossen ist, so daß sein "Rotor" dann eine elektrische Last bzw. ein Bremsmoment erfährt als Ergebnis der entgegengesetzten Kräfte, die in seinem Rotor und Stator erzeugt werden.
7 zeigt eine typische Kurve einer Pumpenmotordrehzahl über der Zeit für einen konventionellen Steuerschaltkreis der Art, wie er in 3 gezeigt ist, und 8 zeigt eine typische Kurve einer Pumpenmotordrehzahl über der Zeit für einen Steuerschaltkreis gemäß der Erfindung. In diesem Beispiel beträgt die Zeit, die der Pumpenmotor bei dem konventionellen System zum Anhalten benötigt, 100 ms, während durch Verwendung der Erfindung die Zeit auf 64 ms reduziert wird. Dies ist lediglich ein Beispiel der erreichbaren Vorteile und in der Praxis sind prozentual deutlich höhere Zeitverkürzungen möglich.
In 5 ist eine Weiterentwicklung des Schaltkreises nach 4 gezeigt, die es ermöglicht eine Warnung zu erzeugen, wenn bestimmte Fehler auftreten.
Ein Widerstand 20 niedrigen Werts wird in Reihe mit der permanent mit Masse verbundenen Seite des Motors 111 verbunden und die Spannung über diesen Widerstand 20 wird durch einen Verstärker 22 überwacht, um ein für den vorliegenden Motorstrom repräsentatives Signal bereitzustellen. Der Ausgang des Verstärkers 22 wird in einem Komparator 24 mit einer niedrigen/Nullspannung verglichen, um einen Hochausgang von dem Komparator 24 für den Fall zu liefern, daß die Motorspannung und somit der Strom größer ist als die Niedrig/Nullspannung. Der Ausgang des Komparators 24 steuert einen ersten Schalter 26, der mit einem "Zählstop"-Eingang eines Zeitschalters 28 verbunden ist. Der Zeitschalter 28 ist ebenfalls über einen zweiten Schalter 30 und einen Inverter bzw. Konverter 32 mit dem Solenoid 14 derart verbunden, daß der Inverter bzw. Konverter ein Hochsignal an den Schalter 30 abgibt, das dazu verwendet wird, das Zählen des Zeitschalters 28 zu starten, wenn der Solenoid ausgeschaltet wird, entsprechend dem Trennen des Motors von der Stromversorgung 12 durch den Schalter 10a. Der Zählausgang des Zeitschalters 28 wird in einem zweiten Komparator 34 mit einem Signal X verglichen, das eine vorbestimmte oder vorgeschriebene Zeit darstellt, wodurch der Komparator 34 ein Eingangssignal an die ECU 108 über eine Leitung 36 liefert, wenn das vorstehende System ermittelt, daß die Zeit, die der Motor benötigt, um zum Stillstand zu gelangen (Nullausgang des Verstärkers 22) die vorbestimmte/vorgeschriebene Zeit, die durch das Signal X repräsentiert wird, überschreitet.
Das vorstehende System nach 5 gibt ein Warnsignal aus, wenn die Nachlaufzeit des Motors den an den Komparator 34 angelegten vorbestimmten Wert X überschreitet. Dies würde eine Anzeige dafür liefern, daß beispielsweise die Schalterkontakte 10a oder der Schaltmechanismus, der die elektrische Last an den Motor anlegt, nicht korrekt einschaltet und die Motornachlaufzeit zu lang ist. Es kann jedoch ebenfalls oder alternativ nützlich sein, festzustellen, daß die Motornachlaufzeit unterhalt eines vorbestimmten Werts liegt, um eine Anzeige beispielsweise dafür zu erhalten, daß der Motor selbst anfängt festzufressen oder daß die motorgetriebene Pumpe einer hydraulischen Last ausgesetzt ist. Das System kann somit eine Einrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals beinhalten, wenn die Zeit, die der zum Anhalten Motor benötigt, außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist. Eine mögliche Art und Weise, in der eine solche Einrichtung konfiguriert sein könnte, ist in 6 gezeigt, bei der der Komparator 34 von 5 durch zwei Komparatoren 34a, 34b ersetzt ist, so daß der Komparator 34a auf Eingang B < Eingang A anspricht und der Komparator 34b auf Eingang B > Eingang A anspricht, wobei Eingang A des Komparators 34a mit einem unteren vorbestimmten Grenzwert Y und Eingang A von Komparator 34b mit einem oberen vorbestimmten Grenzwert X verbunden ist.

Claims

Antiblockier-Bremssystem für ein Straßenfahrzeug des Typs, der derart funktioniert, daß als Reaktion auf einen drohenden Radblockier-/Gleitzustand bei einem bestimmten Rad der Betätigungsdruck, der an ein Bremsbetätigungselement an der diesem Rad zugeordneten Bremse angelegt ist, reduziert wird und der Druck später wieder angelegt wird, wenn die Tendenz dieses Rades zu blockieren reduziert ist, wobei das System von einer elektronischen Steuereinrichtung (108) gesteuert wird und mehrere Solenoidventile (131) beinhaltet, die in der Hydraulikversorgung der Bremsbetätigungselemente (105) an den individuellen Rädern oder Achsen angeordnet sind, wobei Hydraulikflüssigkeit von einer durch einen Elektromotor (111) angetriebenen Hydraulikpumpe (135) zu den Solenoidventilen (131) geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Einrichtung (10a, 17) beinhaltet, durch die bewirkt wird, daß die Drehung des Elektromotors (111) schnell angehalten wird, nachdem das Pumpen beendet ist.
Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 1, wobei die Motoranhalteeinrichtung derart ausgelegt ist, daß sie bewirkt, daß die Pumpe während ihrer Nachlaufphase einer elektrischen Last ausgesetzt ist, wodurch ein zusätzliches Bremsmoment an dem Rotor des Motors erzeugt wird um dazu beizutragen, diesen schnell zum Stillstand zu bringen.
Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 2, wobei eine Seite des Motors (111) permanent mit Masse verbunden und die andere Seite in Reihenschaltung mit einem Schalter (10a) angeordnet ist, der durch die elektrische Steuereinrichtung (108) gesteuert wird, wobei ein Schließen des letztgenannten Schalters die andere Seite des Motors (111) mit einer Stromversorgung (12) verbindet und wobei die andere Seite des Motors (111) so ausgelegt ist, daß sie ebenfalls mit Masse verbunden ist, wenn der Schalter (10a) geöffnet ist, um den Motor von der Stromversorgung zu trennen.
Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 3, wobei der Schalter (10a) zweipolig ist, wobei ein bewegbarer Schaltkontakt die eine Seite des Motors in einer Schaltstellung mit der Stromversorgung verbindet und in der anderen Schaltstellung mit Masse.
Antiblockier-Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals, wenn die Zeit, die benötigt wird, damit der Motor zum Stillstand gelangt, außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Antiblockier-Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassen eine Einrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals, wenn die Zeit, die der Motor benötigt, um zum Stillstand zu kommen, geringer ist als ein vorbestimmter Wert.
Antiblockier-Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Einrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals, wenn die Zeit, die der Motor benötigt, um zum Stillstand zu kommen, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Antiblockier-Bremssystem nach Anspruch 7, soweit dieser von Anspruch 3 oder 4 abhängt, wobei die Einrichtung zum Erzeugen eines Warnsignals eine Einrichtung (22), die ein den Motorstrom repräsentierendes Signal erzeugt, einen Zeitschalter (28), der so ausgelegt ist, daß er gestartet wird, wenn der Schalter (10a) geöffnet wird, um den Motor (111) von der Stromversorgung zu trennen, eine Einrichtung (24, 26), die auf das Motorstromsignal anspricht, um ein Signal zum Anhalten des Zeitschalters zu erzeugen, wenn das Motorstromsignal Null ist, und eine Einrichtung (34) zum Erzeugen des Warnsignals umfaßt, wenn die Zählung des Zeitschalters einen vorbestimmten Wert überschreitet.